植物竞争研究进展

竞争系指两个以上有机体或物种间阻碍或制约的相互关系。它是塑造植物形态、生活史的主要动力之一;并对植物群落的结构和动态具有深刻的影响。因其在生态学的中心地位,生态学家已从不同的侧面研究了这一复杂的生态学现象;生态学也因此而得到了发展。然而,人们对竞争的理解不尽一致,因而导致了概念上的混乱,平行研究相对缺乏、不同研究间的比较困难,从而阻碍了学科的发展。本文试就植物竞争的概念、竞争理论、竞争研究的实验方法、影响竞争能力的主要因素、种内和种间竞争对种群和群落的影响,如竞争与物种共存等进行综述;我们在总结研究成就的同时,亦指出了现有研究的局限性。     

濒危植物宝华玉兰种内与种间竞争

利用Hegyi单木竞争指数模型对江苏镇江宝华山国家森林公园特有濒危植物宝华玉兰种内、种间竞争强度进行定量分析。结果表明:宝华玉兰竞争压力主要来自种间,占总竞争的90.7%。宝华玉兰种内竞争、种间竞争强度大小顺序为:紫楠>野核桃>建始槭>宝华玉兰种内>毛竹>化香>枫香>皂荚>朴树。整个林分竞争木对对象木的竞争强度与对象木的胸径大小近似服从幂函数关系,而伴生树种竞争木对对象木的竞争强度与对象木的胸径大小近似服从对数函数关系。种间竞争强度和对象木的胸径大小呈显著负相关。利用模型预测,当宝华玉兰的胸径达到30cm后,竞争强度几乎没有变化。研究认为,将无性系分株换算为一株与其胸高断面积之和相等的个体更为合理。     

山西稀有濒危植物脱皮榆种内和种间竞争

通过对山西太岳山一块100 m×100 m样地中128株脱皮榆对象木及1093株竞争木的调查,运用Hegyi的单木竞争指数计算分析了脱皮榆的种内和种间竞争强度。结果表明:(1)脱皮榆种群所受到的竞争强度随着对象木胸径的增大而逐渐减小;(2)调查样地内尽管其他物种种类较多,但数量较少,与脱皮榆种间竞争相对较弱,脱皮榆种内与种间竞争关系的顺序为:脱皮榆-脱皮榆>千金榆-脱皮榆>五角枫-脱皮榆>茶条槭-脱皮榆>其他树种-脱皮榆;(3)竞争强度和对象木胸径的关系服从幂函数关系,当脱皮榆胸径在25 cm以上时,竞争强度变化不大,所得的预测模型能很好地预测脱皮榆种内种间竞争强度。     

濒危植物七子花种内与种间竞争的数量关系

七子花为国家2 级重点保护植物, 现野生资源极少。利用Hegyi 单木竞争指数模型对分布在浙江天台山的七子花种群的种内、种间竞争关系进行定量分析。结果表明:七子花种内竞争强度随着林木径级的增大而逐渐减小, 种内竞争较之与其伴生树种间的竞争剧烈。七子花种内、种间竞争强度大小顺序为:种内 > 苦枥木 > 红脉钓樟 > 青钱柳 > 青榨槭 > 暖木 > 细齿绸李 > 柳杉 > 赤杨叶。竞争强度与对象木的胸径大小服从幂函数关系, 利用模型可预测七子花种内、种间的竞争强度, 从预测结果可知当七子花的胸径达到20 cm 后, 竞争强度变得很小, 且变化幅度不大。     

塔里木荒漠优势植物——胡杨种内、种间竞争研究

采用逐步扩大范围的方法确定影响对象木的邻体最佳竞争范围,利用Hegyi提出的单木竞争指数模型对塔里木荒漠优势植物———胡杨种内、种间竞争强度进行定量分析。结果表明,在胡杨群落中,对象木的最适竞争距离为6 m,胡杨种内、种间竞争强度随着植株径级的增大而逐渐减小,种内竞争较种间竞争剧烈。竞争强度与对象木胸径服从幂函数关系,从模型预测结果可知当胡杨胸径达30 cm以上时,竞争强度变化很小。因此,应在此前采取适当的人工疏伐措施来促进植株生长和增强生态系统的稳定性。     

湖北木林子保护区山矾属植物空间分布格局及其关联性

物种共存机制是生态学研究的重要问题。以同属物种山矾、光叶山矾为研究对象,分析其空间分布格局和种内、种间关联性特征。将山矾、光叶山矾分为4个径级,分别归属幼树、小树、中树和成年树4个生长阶段。采用单变量成对相关函数分析空间分布格局特征;双变量成对相关函数分析种内、种间关联性。结果显示:山矾和光叶山矾径级结构基本一致,均属增长型种群。在完全空间随机模型下,山矾和光叶山矾主要呈聚集分布,逐渐过渡为均匀分布;在异质泊松模型下,只在小尺度上聚集,较大尺度范围呈随机分布。种内关联上,山矾各生长阶段主要呈正关联,逐渐向无关联过渡,光叶山矾除小树与成年树外,其余均呈正关联;排除生境异质性影响后,小尺度呈正关联,其余尺度无关联。种间关联上,在幼树、小树物种对中主要呈负关联,中树、成年树物种对中多为无关联。研究表明,同属物种山矾和光叶山矾呈种内聚集、种间分离的空间构型,在竞争排除作用下实现同属共存,有利于亚热带常绿落叶阔叶混交林群落结构稳定和物种多样性维持。     

降水差异对内蒙古温带草原植物根系和叶片功能性状的影响

植物能够调整叶片或根系功能性状的变化来适应气候变化,从而形成多样性的环境适应策略。该研究以内蒙古温带草原降水量存在差异的草原群落(较为湿润的多伦草原和较为干旱的正镶白旗草原)为研究对象,分别测定两个草原群落优势种(多伦20种和正镶白旗13种)和共有种(8种)的根系功能性状(根直径、比根长和根组织密度)和叶片功能性状(叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶碳含量、叶氮含量),分析根叶性状的变异规律及其关系,以探究草种对不同降水环境的适应策略,为不同降水区域草种的选择以及草原经营管理提供理论依据。结果显示:(1)随着降水量的变化,草种的根性状在两个群落间无显著差异,多伦草原植物的比叶面积显著高于正镶白旗草原,而叶干物质含量和叶碳含量则呈相反趋势;两个草原群落的单子叶禾草类植物根直径最小,比根长最大,叶干物质含量最高;单子叶百合科类植物的根组织密度最小,叶干物质含量和叶氮含量最低;双子叶非禾草类植物的根组织密度最大,比叶面积最高而叶面积最低。(2)随降水量的减少,两个群落共有种的叶面积、比叶面积降低,叶干物质含量和叶碳含量增加;其中,羊草、冰草、糙隐子草的直径增加,比根长和根组织密度降低,而猪毛蒿的直径和比根长则呈相反的趋势;糙隐子草、羊草、猪毛蒿的叶氮含量增加,冰草、克氏针茅叶氮含量降低。(3)主成分分析表明,单个草原或综合两个草原的植物根与叶性状几乎不相关。研究表明,单子叶禾草类植物的根系性状在降水变化中差异较为明显,而双子叶非禾草类植物基本没有变化;干旱对植物叶性状的影响大于根性状;在不同降水环境下,草原植物根系存在独特的资源获取方式,根与叶性状对环境变化的适应策略均具有独立性。     

濒危植物峨眉含笑的种内、种间竞争

研究植物种内、种间竞争关系是探究植物濒危原因的重要方式之一, 根据竞争来源和竞争预测模型可以制定具有针对性的保护策略。本文以雅安周公山峨眉含笑(Michelia wilsonii)野生种群为研究对象, 使用逐步扩大范围法确定峨眉含笑的竞争范围半径, 运用Hegyi单木竞争模型计算竞争指数(competition index, CI), 分析其种内、种间竞争关系。结果表明: 峨眉含笑的最适竞争范围半径是10 m, 能较好地反映其种内竞争强度; 峨眉含笑的竞争压力主要来自种内, 种内竞争指数(348.72, 62.52%)远大于种间竞争指数(209.03, 37.48%); 小树、中树阶段个体的竞争强度较大, 平均竞争指数(3.97、3.14)远高于总体平均竞争指数(2.68); 内有21种竞争木, 其中杉木(Cunninghamia lanceolata)、华中樱桃(Prunus conradinae)、细刺枸骨(Ilex hylonoma)是峨眉含笑的主要竞争树种; 胸径与竞争指数间服从指数函数关系(CI = 3.8907e^-0.048x, R² = 0.1087, P < 0.01), 随着对象木胸径的增大, 竞争指数不断降低, 当胸径达到30 cm后, 竞争强度基本稳定。综上, 小树、中树阶段的峨眉含笑个体受到极强的种内竞争, 初入老树阶段的个体受到较强的种间竞争。为更好地保护峨眉含笑的天然种群, 降低竞争对种群更替的影响, 在林分管理中需要促进小树、中树的个体更新, 减轻植株间的竞争消耗, 加速峨眉含笑的生长和维持种群稳定。     

蒙古栎林种内和种间竞争研究

蒙古栎(Quercus mongolica Fischer ex Ledebour)林是东北地区常见的典型森林类型之一。以黑龙江中央站黑嘴松鸡国家级自然保护区面积为1 hm 2的蒙古栎林固定样地为研究对象,采用固定样圆法确定了竞争范围,并利用Hegyi竞争指数分析了蒙古栎林的种内和种间竞争状态。研究结果表明:蒙古栎的种内和种间竞争强度分别占总竞争强度的28.08%和71.92%,说明了蒙古栎的种内竞争强度小,竞争压力主要来自于种间。白桦(Betula platyphylla Suk.)、黑桦(Betula dahurica Pall.)、兴安落叶松(Larix gmelinii(Ruprecht)Kuzeneva)数量较多,个体高大,对蒙古栎的竞争压力较大。蒙古栎种内和种间竞争强度的顺序为:白桦>蒙古栎>黑桦>兴安落叶松>山杨(Populus davidiana Dode)>紫椴(Tilia amurensis Rupr.)>大黄柳(Salix raddeana Laksch.)。蒙古栎的胸径与整个林分、伴生树种以及蒙古栎种内的竞争强度成幂函数关系,随着对象木胸径增大,3种竞争强度均减小。当蒙古栎胸径小于20 cm时,竞争强度较大;当胸径大于20 cm时,蒙古栎所受的竞争压力较小,并趋于稳定,通过所得的模型可以很好地预测出蒙古栎种内和种间的竞争强度。     

陆生食肉动物竞争与共存研究概述

陆生食肉动物(食肉目哺乳动物, 以下简称食肉动物)作为食物链与营养级的高位物种对维持生态系统结构与功能稳定性起到重要作用。过度人类干扰已在全球范围内造成食肉动物种群数量剧烈下降和栖息地质量显著退化, 探究食肉动物的区域共存机制对理解生物群落构建、濒危物种保护与管理具有重要意义。本文通过梳理100余篇有关食肉动物在空间、时间和营养3个生态位维度上相互作用的研究, 分析了体型大小、猎物组成、种群结构、环境差异、人类干扰和气候变化等因素对食肉动物种间关系和区域共存的影响, 并对今后食肉动物区域共存研究中亟需解决的问题进行了展望。食肉动物通过生态位分离达到共存并没有单一的理论解释, 猎物、栖息地和人类干扰等因素可以调节食肉动物相互作用关系并直接或间接地影响共存, 共同适应在食肉动物区域共存中具重要作用。食肉动物区域共存是经过长期演化形成的相对稳定状态, 需要以动态的眼光去审视。要明晰生态位重叠与区域共存机制的区别与联系, 在理解生态位分离的基础上, 结合生活史、家域和行为等对食肉动物共存进行综合分析。     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.